動力電池隔膜、其制備方法及包括其的動力電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及動力電池技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種動力電池隔膜、其制備方法及 包括其的動力電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 動力電池系統(tǒng)的安全性直接影響電動汽車的安全性。對于動力電池系統(tǒng)的安全性 研究，從系統(tǒng)、模組及電芯層次都能進行控制，以最大程度的保證其安全性。電芯層次的安 全性是整個電池系統(tǒng)的根源，尤其是動力電池隔膜，在發(fā)生熱失控時能否有效切斷電流對 于防止安全事故的發(fā)生起著重要作用。
[0003]目前，商業(yè)化的鋰離子動力電池中采用的是具有微孔結(jié)構(gòu)的聚烯烴類隔膜材料， 如聚乙烯（PE)和聚丙烯（PP)的單層或者多層膜。由于聚烯烴微孔膜具備閉孔功能，即在一 定溫度下其微孔結(jié)構(gòu)會發(fā)生自封閉從而切斷電流。然而，由于隔膜原材料自身熔點溫度較 低（PE熔點約為130°C，PP熔點約為160Γ)，使得其閉孔溫度不會高于熔點溫度。而且，閉 孔的同時即意味著隔膜本身已經(jīng)發(fā)生嚴重的收縮，無法阻止電池短路的進一步發(fā)生。因此， 聚烯烴類隔膜的閉孔功能在電池內(nèi)部溫度較高或者熱失控的情況下無法阻止短路發(fā)生，勢 必造成安全事故。
[0004] 基于上述原因，有必要對聚烯烴類隔膜進行改性，使其能夠在電池內(nèi)部溫度較高 或者熱失控的情況下仍舊發(fā)揮阻止短路的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的主要目的在于提供一種動力電池隔膜、其制備方法及包括其的動力電 池，以解決現(xiàn)有技術(shù)中聚烯烴類隔膜在電池內(nèi)部溫度較高或者熱失控的情況下容易發(fā)生功 能失效的問題。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種動力電池隔膜，其包括： 隔膜本體，具有第一表面和與第一表面相對的第二表面；以及位于第一表面上的第一改性 層，和/或位于第二表面上的第二改性層；第一改性層、第二改性層分別包括基材和分散在 基材中的相變膠囊；其中，相變膠囊具有核殼結(jié)構(gòu)，相變膠囊的殼層中包括聚合物和分散在 聚合物中的陶瓷顆粒，相變膠囊的核層中包括相變材料。
[0007] 進一步地，按照重量份計，第一改性層、第二改性層中的相變膠囊各自獨立地包括 〇. 5~3份的陶瓷顆粒、6~10份的相變材料及2~6份的聚合物。
[0008] 進一步地，相變膠囊的核層中還包括阻燃劑，其中，按照重量份計，阻燃劑為 0· 5~2份。
[0009] 進一步地，阻燃劑為氯化石蠟。
[0010] 進一步地，陶瓷顆粒為二氧化硅粒子，其中，陶瓷顆粒的粒徑為400nm;相變材料 選自相變石蠟和/或C12~C25的烷烴混合物，其中，相變石蠟為熔點25~62 °C的石蠟，C12~ C25的烷烴選自C12H26、C1SH3S、C15H32和C25H52中的一種或多種；聚合物的合成單體選自苯乙 烯、甲基丙烯酸甲酯及丙烯酸丁酯中的至少一種，合成聚合物的交聯(lián)劑選自二乙烯基苯或 二甲基丙烯酸乙二醇酯。
[0011] 進一步地，基材由粘結(jié)劑固化而成，其中，粘結(jié)劑選自PTFE粘結(jié)劑或SBR粘結(jié)劑。
[0012] 進一步地，隔膜本體為聚烯烴隔膜，其中，聚烯烴隔膜選自PP/PE雙層復(fù)合隔膜或 PP/PE/PP三層復(fù)合隔膜。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種動力電池隔膜的制備方法，其包括以下步驟： 制備含有陶瓷顆粒、相變材料、聚合物的合成單體、交聯(lián)劑以及引發(fā)劑的Pickering乳液； 使Pickering乳液中的合成單體聚合，形成聚合物后，干燥乳液，得到相變膠囊；將相變膠 囊和用于形成基材的粘結(jié)劑混合，形成待固化料液；將待固化料液涂覆在隔膜本體的第一 表面和/或第二表面上，經(jīng)固化處理后，形成第一改性層和/或第二改性層，進而得到動力 電池隔膜。
[0014] 進一步地，制備Pickering乳液的步驟包括：將陶瓷顆粒分散在水中，形成水相； 將相變材料、合成單體、交聯(lián)劑及引發(fā)劑混合后，加熱至熔融狀態(tài)，形成油相；將水相和油相 混合后，攪拌，形成Pickering乳液。
[0015] 進一步地，使Pickering乳液中的合成單體聚合之前，還包括向Pickering乳液中 加入乳化劑的步驟，其中，乳化劑選自脂肪酸鹽、松香酸鹽、烷基硫酸鹽、烷基磺酸鹽或烷基 芳基磺酸鹽。
[0016] 進一步地，脂肪酸鹽為硬脂酸鈉，松香酸鹽為歧化松香酸鈉，烷基硫酸鹽為十二醇 硫酸鈉，烷基磺酸鹽為十六烷基磺酸鈉。
[0017] 進一步地，將相變材料、合成單體、交聯(lián)劑及引發(fā)劑混合的步驟中，進一步包括加 入阻燃劑的過程。
[0018] 進一步地，使Pickering乳液中的合成單體聚合的過程中，聚合時間為8~10h，聚 合溫度為50~85 °C。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種動力電池，包括電池隔膜，其中，電池隔膜 為上述的動力電池隔膜。
[0020] 本發(fā)明提供的上述動力電池隔膜中，在隔膜本體的表面上涂覆了改性層，該改性 層包括基材和分散在基材中的相變膠囊。其中，相變膠囊具有核殼結(jié)構(gòu)，其殼層中包括聚合 物和分散在聚合物中的陶瓷顆粒，核層中包括相變材料。相變材料能夠在動力電池充放電 過程中吸收熱量，以降低大功率電池的內(nèi)部溫度，同時起到熱緩沖的作用，以防止隔膜本體 在溫度驟升時易發(fā)生的功能失效。同時，陶瓷顆粒具有較高的耐高溫性能，能夠有效改善電 池隔膜的耐高溫性能，使其在長期的充放電循環(huán)過程中更耐電勢氧化。同時，陶瓷顆粒還能 夠在電池內(nèi)部溫度較高或者熱失控的情況下阻止隔膜本體的過度收縮，使其在切斷電流、 防止短路后仍舊保持可收縮功能。以上兩方面的因素均能夠提高隔膜的熱性能，有利于防 止尚溫或者熱失控引起的隔I旲失效，提尚動力電池的安全性。
【具體實施方式】
[0021 ] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。下面將結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0022] 正如【背景技術(shù)】中所描述的，現(xiàn)有技術(shù)中聚烯烴類隔膜在電池內(nèi)部溫度較高或者熱 失控的情況下無法發(fā)揮阻止短路的作用，容易發(fā)生功能失效。為了解決這一問題，本發(fā)明提 供了一種動力電池隔膜，其包括：隔膜本體，具有第一表面和與第一表面相對的第二表面； 以及位于第一表面上的第一改性層，和/或位于第二表面上的第二改性層；第一改性層、第 二改性層分別包括基材和分散在基材中的相變膠囊；其中，相變膠囊具有核殼結(jié)構(gòu)，相變膠 囊的殼層中包括聚合物和分散在聚合物中的陶瓷顆粒，相變膠囊的核層中包括相變材料。
[0023] 本發(fā)明提供的上述動力電池隔膜中，在隔膜本體的表面上涂覆了改性層，該改性 層包括基材和分散在基材中的相變膠囊。其中，相變膠囊具有核殼結(jié)構(gòu)，其殼層中包括聚合 物和分散在聚合物中的陶瓷顆粒，核層中包括相變材料（即熱相轉(zhuǎn)變材料）。相變材料能 夠在動力電池充放電過程中吸收熱量，以降低大功率電池的內(nèi)部溫度，同時起到熱緩沖的 作用，以防止隔膜本體在溫度驟升時易發(fā)生的功能失效。同時，陶瓷顆粒具有較高的耐高溫 性能，能夠有效改善電池隔膜的耐高溫性能，使其在長期的充放電循環(huán)過程中更耐電勢氧 化。同時，陶瓷顆粒還能夠在電池內(nèi)部溫度較高或者熱失控的情況下阻止隔膜本體的過度 收縮，使其在切斷電流、防止短路后仍舊